特种铸造及铸造新技术
铸造工程-特种铸造
7.1 特种铸造的特点 7.2 熔模精密铸造 7.3 消失模铸造 7.4 金属型铸造 7.5 压力铸造 7.6 低压铸造 7.7 其他特种铸造方法
第7章 特种铸造
除了砂型铸造以外的所有铸造方法统称为特种铸造(Speci al Casting Process)方法。常用的特种铸造方法有熔模精 密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模 铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、 真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半固态 铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。特种铸 造方法已得到日益广泛的应用，其中有些方法，如近 终成形铸造（Net Shape Casting），近年来发展的速度 极快。
高岭石在加热过程中有一系列物理化学变化：脱水、分 解、化合、重结晶、晶体长大等过程，最后生成莫来 石相。这一系列物理化学反应使高岭石体积发生收缩 ，一般在2%~8%之间波动。因为高岭石生料所制型壳 在焙烧和浇注过程中会发生以上物理和化学反应，使 型壳体积不断发生变化，造成型壳开裂，强度大幅度 下降，无法生产出高精度的铸件来，因此，一般不使 用它作为型壳。
4）锆砂
锆砂又称硅酸锆，是天然存在的矿物材料，其分子式为Z rO2·SiO2或ZrSiO4。主要是酸性火成岩风化后，其母岩 中锆英石随石英、铝矾土、独居石、钛铁矿、金红石 、石榴石等冲至河床或海岸上形成的沉积矿床。由于 锆砂是一种未经深度加工的天然矿产材料，所以其化 学成分和纯度首先取决于矿源和选矿处理。
（3）高岭石类熟料
高岭石类熟料是将高岭石生料经高温煅烧，完成上述物 理化学反应，再经破碎而成的。其主要相组织为莫来 石和玻璃相或有少量的方石英。相组织与原材料中的A l2O3含量、锻烧工艺等有关。
高岭石熟料是一种性能良好、适用于熔模铸造型壳背层 的耐火材料，在国内外应用广泛。高岭石熟料耐火度 不小于1750℃，呈弱酸性，密度2.4~2.6g/cm3，热膨胀 系数5×10-6℃-1。
特种铸造工艺
特种铸造：铸型用砂较少或不用砂、采用特殊工艺装备进行铸造的方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造和实型铸造等。
特点：特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。
但铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到一定限制。
一、熔模铸造（失蜡铸造）（一）熔模铸造的工艺过程1．制造蜡模蜡模材料常用50%石蜡和50%硬脂酸配制而成。
如图1-34a所示。
为提高生产率，常把数个蜡模熔焊在蜡棒上，成为蜡模组，如图1-34b所示。
2．制造型壳在蜡模组表面浸挂一层以水玻璃和石英粉配制的涂料，然后在上面撒一层较细的硅砂，并放入固化剂（如氯化铵水溶液等）中硬化。
使蜡模组外面形成由多层耐火材料组成的坚硬型壳（一般为4~10层），型壳的总厚度为5~7mm，如图1-34c所示。
3．熔化蜡模（脱蜡）通常将带有蜡模组的型壳放在80~90℃的热水中，使蜡料熔化后从浇注系统中流出。
4．型壳的焙烧把脱蜡后的型壳放入加热炉中，加热到800~950℃，保温0.5~2h，烧去型壳内的残蜡和水分，并使型壳强度进一步提高。
5．浇注将型壳从焙烧炉中取出后，周围堆放干砂，加固型壳，然后趁热（600~700℃）浇入合金液，并凝固冷却。
6．脱壳和清理用人工或机械方法去掉型壳、切除浇冒口，清理后即得铸件。
熔模铸造的工艺过程（二）熔摸铸造铸件的结构工艺性熔摸铸造铸件的结构，除应满足一般铸造工艺的要求外，还具有其特殊性：1．铸孔不能太小和太深否则涂料和砂粒很难进入腊模的空洞内，只有采用陶瓷芯或石英玻璃管芯，工艺复杂，清理困难。
一般铸孔应大于2mm.。
2．铸件壁厚不可太薄一般为2~8mm。
3．铸件的壁厚应尽量均匀熔摸铸造工艺一般不用冷铁，少用冒口，多用直浇口直接补缩，故不能有分散的热节。
（三）熔模铸造的特点和应用熔模铸造的特点是：（1）铸件精度高、表面质量好，是少、无切削加工工艺的重要方法之一，其尺寸精度可达IT11~IT14，表面粗糙度为Ra12.5~1.6μm。
特种铸造技术介绍PPT
（1）适用于生产形状复杂、精度要求高或难以切削加工成形的各种金属材料（尤其是碳钢及合金 钢）小型零件。如汽轮机、涡轮机的叶片或叶轮，汽车、拖拉机或机床用的各种小件。
2.压力铸造
█ 定义：是指将液态或半液态合金浇入压铸机的压室中，使之在高压和高速 下充填型腔，并在高压下成形结晶而获得铸件的一种铸造方法。常用压射压力 为5－70MPa，压射速度0.5－5m/s，充填时间很短，约0.01－02s。
6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
3.低压铸造
█ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中自下而上地充填型腔 并凝固而获得铸件的一种铸造方法。常用压力为0.02~0.06MPa，介于重力和 压力铸造之间。
➢ 工艺过程：
3.低压铸造
3.低压铸造
特点和应用：
1、液态金属自下而上平稳的充填型腔， 型腔中的液流的方向与气体排出的方向一 致，避免了液态金属对型壁、型芯的冲刷 以及气体和氧化物，从而防止了铸件产生 气孔和非金属夹杂物；
3.应用范围
离心铸造是生产管套类铸件的主要方法，广泛应用于生产铸铁水管、缸套、轴套等。
各种铸造方法与砂型铸造加工精度对比：
结束
1.熔模铸造
◆◆ 熔模精密铸造：是指利用易熔材料制成模样，并在模样表面粘结一定厚度的耐火材料，然
后将模样熔化而使金属液充满型腔的一种铸造方法。（也称失蜡铸造）
熔 模 铸 造 工 艺 过 程
1.熔模铸造（1）熔模铸源自的工艺过程① 制作压型 压型根据铸件图制作，压型是压制蜡模的中间铸型。对高精度或大批量生产的铸件，常用机 械加工制成的钢或铝合金压型；对精度要求不高或生产批量不大的铸件常用低熔点合金（锡、铅、 铋）直接浇注的压型；对单件小批量的铸件可用石膏或塑料制作的压型。 ② 制作蜡模 将低熔点熔融态蜡料（常用50%的石蜡+50%的硬脂酸）压入压型中，冷凝后取出，得到单个蜡 模。将若干拉模粘到预制的蜡质浇口棒上，成为蜡模组。 ③ 制作壳型 将蜡模组浸入石英粉与水玻璃配成的浆料中，取出后在其表面撒上一层细石英砂，再浸入氯 化铵的溶液中硬化。如此由细到粗反复涂挂4-5次，指导表面结成5-10mm厚的硬壳后，放入8590℃的热水中，熔去蜡模而得到型腔与蜡模组一致的壳型。
五种常见的铸造工艺及其在铸造行业中的应用案例
五种常见的铸造工艺及其在铸造行业中的应用案例铸造工艺是一种常见的制造工艺，用于生产各种金属制品和零部件。
本文将介绍五种常见的铸造工艺，并通过应用案例来展示它们在铸造行业中的实际运用。
一、砂型铸造工艺砂型铸造是最常见和传统的铸造工艺之一。
它使用砂型作为铸型材料，将液态金属倒入模具中，待金属凝固后，砂型被破碎以得到铸件。
这种工艺广泛应用于生产大型铸件，如发动机缸盖和机床床身等。
案例一：汽车制造业中的缸体铸造在汽车制造业中，发动机的缸体通常是用砂型铸造工艺生产的。
砂型可以灵活地制作出各种复杂形状和内腔结构，满足汽车发动机缸体的要求。
二、金属型铸造工艺金属型铸造是一种使用金属模具的铸造工艺。
金属模具可以重复使用，提高了生产效率和产品质量。
这种工艺适用于生产高精度和大批量的铸件。
案例二：飞机引擎叶片的制造飞机引擎叶片是需要具备高精度和高强度的金属部件。
金属型铸造工艺可以制造出符合要求的叶片，有助于提高飞机引擎的性能。
三、压铸工艺压铸是一种将液态金属注入高压模具中，通过施加压力使金属充填模腔的铸造工艺。
压铸可用于生产精密度高、尺寸复杂的铸件。
案例三：手机外壳的生产手机外壳通常由铝合金或镁合金制成，具有精密的尺寸和复杂的结构。
压铸工艺能够满足手机外壳的质量和生产效率要求。
四、连续铸造工艺连续铸造是一种将液态金属连续倒入模具中，通过连续冷却和切割得到连续条状铸坯的工艺。
它适用于生产长条状铸件，如铁路轨道和钢板等。
案例四：钢铁工业中的连铸连铸广泛应用于钢铁工业，以生产各种规格和长度的钢坯。
通过连续铸造工艺，可以提高钢坯的质量和生产效率。
五、精密铸造工艺精密铸造是一种生产高精度和复杂形状铸件的工艺。
它通常结合了其他铸造工艺，如石膏型铸造和失蜡铸造等。
案例五：航空航天领域中的精密铸造在航空航天领域，精密铸造被广泛应用于生产航空发动机的复杂部件，如叶轮、涡轮等。
精密铸造工艺的使用可以确保零部件的高精度和性能要求。
总结：通过对五种常见铸造工艺的介绍和应用案例的展示，可以看出在铸造行业中这些工艺的重要性和广泛运用。
特种铸造技术概述
金 属 型 的冷 却 速 度 很快 ， 铸 件 的 便 面 在众 多的特种铸 造方法 之中 ， 熔 模 铸 其次 ， 械性能 。 再次 ， 铸件造 型不用砂 ， 大 大 的 改 善 了 工 人的 劳动 条 件 。 最后 ， 铸 件 尺 寸具 有
１ 传统铸造 技术 的优 缺点
铸 造 是 使 液 态 金 属 成 型的 一 种 工 业 技 术， 在 我 国传 统 铸 造 业 中 ， 最 常 用 的铸 造 技 术 是 砂 型铸 造 。 砂型铸造是将铸件 在砂 中
生成 ， 砂 型 铸 造 可 以生 产 出 钢 、 铁等 绝 大 多
铸造 。
制作 模 具 ， 又 因 为砂 的 质 地 很软 而 且 孔 多 ，
别的 。
方法 ； 其次， 型 芯 通 常 被 做 成 组 合 式 的 形
常见的特 种铸造 的方法主要 有 ： 熔 模 式 ， 以 便 于从 铸 型 中抽 出 。 金 属 模 铸 造 有 以 铸造 、 金属型铸造、 压 力铸 造 、 低 压 铸 造 与 下 优 点 ： 首先 ， 由于 铸 型 是 金 属 制 造 的 ， 有
造 型方 法 、 金 属 液充 形 式 和 在铸 型 的 属 铸 型 中 获 得 铸 件 的 工 艺 过 程 。 金 属 铸 型 数 常 见 金 属铸 件 。 砂 型铸 造 有 价 格 低廉 ， 材 材 料 、
料 容 易获 得 ， 制 造 铸 件 模 型 的 方 法 简 单 便 凝 固条 件 等 方 面 与普 通 砂 型 铸 造 有 显著 差 的特 点 首 先 是 铸 型广 泛 地 采 用 垂直 分型 的 捷等优 点 ， 而 且 无 论 生 产 单 件 铸 件 还 是 成 批 大 量 的 生产 ， 都 要 很 好 的适 应 。 自从铸 造 业兴起 以来 ， 砂 型铸 造 一 直 是 铸 造 生 产 中 的基 本 的 传 统 工艺 。 但是每个砂型磨具 只 废， 所 以 生 产 效率 比较 低 ， 需 要 不 断 的 重新
特种成型-熔模铸造工艺技术详解
二是与醇发生脂化反应，生成脂肪酸脂和
水。
（3）酯蜡 ➢ 是高级脂肪酸和高级饱和一元醇进行脂化反应生
成酯的混合物，其分子式为RCOOR′。
➢ 主要包括川蜡C25H51COOC26H53和蜂蜡 C15H31COOC30H61 。
3、工艺性能 ➢可焊性：具有良好的焊接性能和焊接强度。 ➢流动性：获得形状准确和表面光洁的熔模。 ➢图挂性：模料应能很好的为耐火材料所润湿。 ➢灰分：要尽可能少，应低于0.05％。 4、其他性能
还要求模料的密度小，回收方便，复用 性好，无公害及来源丰富，价格低廉等。
二、模料的种类、组成和性能
1、蜡基模料（低温模料）
金属材料工程教研室
第二节 制壳原材料
对制壳用耐火材料提出相应的性能要求： （1）耐火材料的耐火度及最低共熔点
必须具有高于金属浇注温度的耐火度，耐火度 和熔点这两个概念的区别。 （2）耐火材料的热膨胀性
各种耐火材料的热膨胀性能主要取决于其化学 矿物组成和所处的温度。 （3）耐火材料的化学稳定性
耐火材料对于粘结剂和熔融金属应具有良好的 化学稳定性。
金属材料工程教研室
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工艺流程： 熔模铸造的工艺过程包括：蜡模制造、
结壳、
熔模铸造的特点：
➢铸件的精度和表面质量较高（精度可达 CT4~7，Ra1.6~12.5）。
➢合金种类不受限制，钢铁及有色金属均可适 用。
➢ 石蜡的强度低，塑性好，硬度差（针入度为150）。
2）地蜡 ➢ n=35～53，主要由异构烷烃组成，是微晶型蜡。 ➢ 熔点比石蜡高，热稳定性好，能与石蜡互溶。 ➢ 有提纯地蜡和合成地蜡两种，地蜡价高。 （2）脂肪酸蜡 分子式CnH2n+1COOH，为晶体。 ➢ 酸性：固态时酸性不明显，熔融时随温度升高，
国外熔模铸造新材料和新工艺的发展概况
国外熔模铸造新材料和新工艺的发展概况一、熔模铸造技术概述熔模铸造是一种传统的金属铸造技术，它通过将金属加热到液态，然后倒入预先制作好的熔模中进行成型。
这种技术具有成型精度高、表面光洁度好等优点，广泛应用于汽车、航空航天、电子设备等领域。
二、国外熔模铸造新材料和新工艺的发展概况1. 新材料的应用在熔模铸造中，新材料的应用可以提高产品的性能和质量。
例如，在航空航天领域，采用高温合金材料可以提高部件的耐高温性能；在汽车领域，采用铝合金可以降低车身重量。
此外，还有一些新型材料如钛合金、镍基合金等也得到了广泛应用。
2. 新工艺的发展随着科技不断进步，新工艺也不断涌现。
其中最具代表性的是快速凝固技术和数控加工技术。
快速凝固技术是利用高速冷却来制备非晶态或细晶粒材料，提高材料的强度和硬度。
这种技术可以应用于熔模铸造中，制备出更加高性能的铸件。
数控加工技术则是通过计算机控制机床进行加工，可以实现高精度、高效率、低成本的生产方式。
这种技术可以应用于熔模铸造中，提高产品的加工精度和生产效率。
三、国外熔模铸造新材料和新工艺的应用案例1. 高温合金材料在航空领域的应用高温合金材料具有优异的耐腐蚀性和耐高温性能，在航空领域得到了广泛应用。
例如，美国通用电气公司采用了一种名为“单晶涡轮叶片”的部件，该部件采用了先进的熔模铸造技术，结合快速凝固技术制备出非晶态合金材料，从而实现了更好的性能。
2. 铝合金在汽车领域的应用铝合金具有轻质、强度高等特点，在汽车领域得到广泛应用。
例如，德国宝马公司采用了一种名为“i3”的电动车型，该车身采用了铝合金材料，从而实现了更轻量化的设计。
四、国外熔模铸造新材料和新工艺的未来发展趋势1. 绿色环保随着环保意识的不断提高，绿色环保已经成为了未来发展的重要趋势。
在熔模铸造中，采用可再生材料和节能减排技术将成为未来发展的方向。
2. 数字化制造数字化制造是将数字技术应用于制造业中，可以实现高效率、高精度、低成本的生产方式。
特种铸造
或暗灰色粗晶粒，则球化不良或未球化。随白口宽度
增大σb上升，δ下降。浇温越高三角试块内陷越大。
观察金相组织及并测试力学性能验证。
• 思考题： • • • • • 1. 铸造的实质是什么，具有哪些优缺点，适 用范围如何? 2. 合金铸造性能的衡量指标和易生铸造缺陷? 3. 如何划分和改变铸件的凝固方式? 4．简述砂型铸造的基本工艺过程。 5. 什么是特种铸造，与砂型铸造相比有何特 点？
• • • • • • 带有抽气箱的模具上有透气孔直接与抽气室相连； 用0.10～0.20mm EVA 塑料薄膜在烘膜器加热软化； 模具真空使软化的塑料薄膜紧密贴覆； 将负压砂箱放置在模具上； 砂箱充干砂，震动紧实； 砂型顶覆层密封薄膜，将浇口盆与上型直浇道相连，下型只 需要在覆膜前将砂子刮平； • 对砂箱抽真空，使干砂得到紧实，同时释放模具抽气室的真 空，并通入压缩空气反吹，将砂型与模具分开; • 同样方法，生产下型。将上型与下型合型，准备浇注； • 浇注过程中继续对砂型抽真空。铸件冷却后，去除真空，铸 件直接落下，干砂可再生循环使用。
第四节 几种常用金属材料的铸造法制备技术 • 铸造技术是现在工业生产中最常用和最重
要的金属合金铸锭和铸件的制备方法，下面通
过几种重要的金属结构材料的制备进一步了解
材料的铸造法制备过程及工艺。
• 一．铸造铝合金ZL 104的制备
• ZL104为可热处理强化的铝-硅-镁系铸造 铝合金。具优良铸造工艺性能和气密性，强度 高。但有形成针孔倾向，熔炼工艺较复杂。适 砂型或金属型铸造复杂薄壁件，也可压力铸造，
振动法、金相法和热分析法等，这些方法虽然
在理论上具有一定的先进性，但都不如传统的
特种铸造的特点和应用
特种铸造的特点和应用特种铸造是指在普通铸造工艺的基础上，通过改变材料、工艺和设备等方面的参数，以满足特殊要求的铸造工艺。
特种铸造具有独特的特点和广泛的应用。
特种铸造的特点主要体现在以下几个方面：1. 材料选择多样化：特种铸造可以根据不同的要求选择不同的材料，如高温合金、耐腐蚀材料等，以满足特殊工作环境下的使用需求。
2. 工艺参数可调性强：特种铸造可以通过调整工艺参数，如温度、压力、速度等，来控制铸造过程中的凝固组织、缺陷和性能等，以获得符合要求的铸件。
3. 设备要求高：特种铸造通常需要使用特殊的设备和工具，如真空熔炼炉、真空铸造设备等，以保证铸造过程的精确控制和高质量的铸件。
4. 铸件质量高：特种铸造可以通过优化工艺参数和材料选择，使铸件具有优异的性能，如高强度、高耐热、高耐蚀等，以满足特殊工作条件下的使用要求。
特种铸造的应用范围广泛，涉及到多个行业和领域，以下是一些常见的应用领域：1. 航空航天工业：特种铸造在航空航天工业中得到广泛应用，如用于制造发动机叶片、涡轮盘、航空航天结构件等，以满足高温、高压、高速等复杂工作环境下的使用要求。
2. 能源工业：特种铸造在能源工业中的应用很多，如用于制造核电设备的反应堆压力容器、核燃料包壳等，以满足高温、高压、辐射等特殊条件下的使用要求。
3. 化工工业：特种铸造在化工工业中的应用主要是制造耐腐蚀材料的设备和部件，如耐酸泵、耐腐蚀阀门等，以满足复杂的介质和工作环境下的使用要求。
4. 汽车工业：特种铸造在汽车工业中广泛应用于发动机、变速器、悬挂系统等关键部件的制造，以提高汽车的性能和可靠性。
5. 铁路工业：特种铸造在铁路工业中主要应用于制造高速列车的车轮、车架等关键部件，以满足高速、高荷载等特殊工况下的使用要求。
特种铸造的发展对于提高工业生产的技术水平和产品质量具有重要意义。
通过不断改进特种铸造工艺和材料，可以满足各行各业对于高性能、高可靠性铸件的需求，推动相关行业的发展和进步。
特种铸造
第五节特种铸造特种铸造是指与砂型铸造不同的其它铸造方法。
可列入特种铸造的方法有近二十种，常用的有金属型铸造、压力铸造、低压铸造、熔模铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造等。
特种铸造在提高铸件精度和表面质量、提高生产率、改善劳动条件等方面具有独特的优点。
一、金属型铸造【金属型铸造】是指在重力的作用下将液态金属浇入金属型中获得铸件的方法。
金属型可连续使用几千次至数万次，所以也称“永久型”。
1．金属型的材料与结构金属型常采用铸铁或铸钢制造，按分型面不同，金属型有整体式、垂直分型式、水平分型式等。
下图为垂直分型式金属型的结构。
由底座、定型、动型等部分组成，浇注系统在垂直的分型面上，为改善金属型的通气性，在分型面处开有 0.2mm~0.4mm深的通气槽。
移动动型、合上铸型后进行浇注，铸件凝固后移开动型取出铸件。
2．金属型铸造工艺要点由于金属型的导热快、无退让性、无透气性，使铸件易出现冷隔与浇不到、裂纹、气孔等缺陷。
因此金属型铸造必须采取一定的工艺措施：浇注前应将铸型预热，并在内腔喷刷一层厚 0.3mm~0.4mm的涂料，以防出现冷隔与浇不到缺陷，并延长金属型的寿命；铸件凝固后应及时开型、取出铸件，以防铸件开裂或取出铸件困难。
3．金属型铸造的特点及应用范围金属型使用寿命长，可“一型多铸”，提高生产率；铸件的晶粒细小、组织致密，力学性能比砂型铸件高约２５％；铸件的尺寸精度高、表面质量好；铸造车间无粉尘和有害气体的污染，劳动条件改善。
金属型铸造的不足之处是金属型制造周期长、成本高、工艺要求高，且不能生产形状复杂的薄壁铸件，否则易出现浇不足和冷隔等缺陷；受铸型材料的限制，浇注高熔点的铸钢件和铸铁件时，金属型的寿命低。
目前金属型铸造主要用于大批量生产形状简单的铝、铜、镁等非铁金属及合金铸件。
如铝合金活塞、油泵壳体，铜合金轴瓦、轴套等。
二、压力铸造【压力铸造】是指熔融金属在高压下快速压入铸型中，并在压力下凝固的铸造方法，简称“压铸”。